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【文章摘要】
AD9852是美国AD公司研制的一款性能优异的直接数字频率合成（DDS）芯片，在军事和民用领域有着广泛的应用。本文对DDS芯片的基本原理及AD9852的组成、功能进行了概述，并列举了几个AD9852应用的例子，就AD9852应用中容易出现的几个问题进行了分析。
【關键词】
DDS基本原理；AD9852组成功能；应用；缺陷
1 DDS基本原理
DDS主要由相位累加器、正弦信号存储器、D/A转换器和低通滤波器组成。DDS系统的核心是相位累加器，它由N位加法器与N位相位寄存器构成，类似一个简单的计数器。DDS的基本原理是在参考时钟的作用下，由相位累加器完成频率累加，并将每次累加结果作为取样地址，周期性的扫描正弦波波形的存储器，再通过D/A转换器得到对应的阶梯波，最后经低通滤波器输出，得到所需的连续正弦波。在实际运用中，为了保证信号的输出质量，输出频率不高于时钟频率的33%，以避免混叠或谐波落人有用输出频带内。因此，DDS信号的频率范围为0—1/3f。
2 AD9852组成与功能
AD9852是AD公司采用先进的CMOS技术最新生产的直接频率合成器芯片。AD9852的DDS系统用双48 bit可编程频率寄存器（一路为频率控制字，另一路为步进频率控制字），在数据进入正弦查表之前被截断成17 bit，最后由内部直接集成的12 bit的DAC产生模拟信号输出。AD9852时钟频率为300MHz，提供了48 bit的频率分辨率，其相位量化到17位，保证了极好的数字自由杂散动态范围（SFDR）。
滤波后的正弦输出经过内部的比较器可转换为一方波用于时钟产生器。AD9852还提供了14位的数控相位调制和PSK。12位DAC以及最新的DDS结构提供了极好的宽带和窄带输出SFDR。用户可编程控制DAC在高速时钟产生器应用中，当与比较器结合一起时，这个12位控制DAC可方便地用于PWM和静态占空比控制AD9852功能很强，具有极高的性价比。AD9852采用先进的0.35μm CMOS技术和
+3.3 V供电，最大功耗4.1 W，有10 MHz串行和100 MHz 8位并行可编程控制接口。AD9852采用节省空间的80脚QFP表面封装，工作温度范围在-40～ +85℃。AD9852可主要应用于本振频率合成、可编程时钟发生器、雷达和扫描系统的（非）线性调频源、仪表检测、无线射频发射机等。
AD9852内部有4～20倍的可编程参考时钟乘法器、线性或非线性调频、自动双向频率扫描、sin（x）/x函数校正、双14 bit可编程相位偏移寄存器和12 bit幅度调制等功能。输入参考时钟有单端和差分2种输入方式，其频率转换速度可达每秒1×108个频率点。
3 AD9852的应用举例
3.1在跳频通信中的应用
跳频通信是军用无线通信抗干扰的有效手段之一，它的突出优点是抗干扰性强。跳频数和跳频速率是决定整个跳频系统性能的主要参数。跳频数愈大，系统的处理增益就愈大；跳频速率愈高，愈适应高速数据传输并能有效地抑制干扰，特别是人为转发性干扰。跳频数和跳频速率同时也决定了频率合成器的结构和指标。它要求频率合成器输出频谱要纯，转换速率要高，达到稳定的时间要短，具有低的噪声性能。对于跳频系统的接收来讲，非相干接收情况下的每个射频脉冲的相位不同，而有效调制速率是相干脉冲信号的2倍，使信号的带宽至少是相干信号的2倍，这就要求滤波器具有相应的带宽，致使接收机抗干扰性能下降。
对于DDS来讲，跳频速度取决于相位控制字写入的速度和系统时钟的速率。为提高相位控制字写入的速度，DDS的控制电路采用高速DSP来控制。在跳频系统中，频率的跳变是根据伪随机跳频图案的控制进行跳变，所以为了实现高速跳频，应先计算出所有频率控制字并将其存储在ROM中。
3.2在同步钟中的应用
DDS具有极高的频率分辨率和非常小的频率调谐步进，能够有效地实现频率的精调。同时DDS是一个开环系统，当一个转换频率的指令加在DDS的数据输入端时，它会迅速合成所需要的频率信号，在输出信号上没有叠加任何电流脉冲，输出变化为一个平稳的过渡过程，且相位是连续变化的。DDS这些优点使其非常适用于频率的跟踪与同步。通信领域中，经常要求设备的本地时钟与外来时钟具有相同的频率，以同一个时标来识别和处理信号，以免产生误码。为达到同步的目的，常采用将设备的本地时钟同步于来自上一级时钟（外参考时钟）的方法。
4 AD9852在应用中容易出现的问题举例
4.1 AD9852生成信号杂散大
杂散现象是DDS器件所固有的。一般来说杂散是由DDS器件内D/A的位数，DDS通道字长以及时钟抖动等共同决定的。一经确定选用AD9852后，DDS器件内D/A的位数，DDS通道字长就不能更改了。因此改善AD9852杂散的方法只能从器件外部着手。第一步是提高参考时钟的精度与稳定度，具体方法已经在前面讨论了。第二步是对AD9852输出波形用低通滤波器进行滤波，去除高频杂散成分。需要注意的是低通滤波器设计不好，不仅不能很好的去除杂散，反而会引入更多的非线性成分。第三步是借助AD9852内部正弦数据预补偿功能，在AD9852内部将送到DAC中的正弦数据预先进行补偿，从而使输出的波形更加平滑。这项功能通过软件修改AD9852控制寄存器参数就可以实现。上述三步的实施将大为降低AD9852输出杂散现象，但是这是以增加成本和设计复杂度以及加大AD9852功耗基础上获得的。
4.2 AD9852发热快温度高
AD9852本身就是一种具有较高功耗的DDS器件，输出电流可达20 mA，在AD9852全部功能使能的情况下，其功耗达到了2～3 W，器件表面温度可达85℃。AD9852本身的这种高功耗一方面使其在手持设备等要求低功耗的应用场合需要有效的降耗，另一方面，在一般应用中也应考虑其高功耗而导致的芯片发热问题。
AD9852的降耗可以从几个方面考虑，第一尽量选用较低的系统时钟；第二利用软件设置AD9852寄存器关闭不用或暂时不用的功能，例如关闭高速比较器等。第三减小输出信号电流，并通过外加放大电路提高输出信号功率。第四尽量减少对寄存器的频繁访问。另一方面，在AD9852功耗不能降低的时候，也应采取措施，降低因高功耗带来的芯片发热问题。主要的办法是合理安排PCB布局，在AD9852周围
不要分布稳压管等高耗能元件，同时在PCB板上AD9852芯片下大面积铺铜用于散热。
5 结语
通过AD9852应用可以看出，它具有频率捷变速度快、输出相位连续和输出频率分辨率高等优点，是一种性价比极高的DDS芯片。AD9852输出的模拟正弦波可直接作为基准信号源广泛地应用于通信、频标及其它电子应用中。随着DDS技术的不断发展，它将会在许多新的领域得到更广泛的应用。
【参考文献】
[1]姜田华.实现直接数字频率合成的三种技术方案[J].电子技术应用，2004（3）：55-57.
[2]潘炳松、许明.DDS芯片AD9852及应用[J].电子技术（上海），2002，29（4）：46-48.
[3]Analog Devices，Inc.AD9852 DATASHEET[S].2005，Rev.D.
AD9852是美国AD公司研制的一款性能优异的直接数字频率合成（DDS）芯片，在军事和民用领域有着广泛的应用。本文对DDS芯片的基本原理及AD9852的组成、功能进行了概述，并列举了几个AD9852应用的例子，就AD9852应用中容易出现的几个问题进行了分析。
【關键词】
DDS基本原理；AD9852组成功能；应用；缺陷
1 DDS基本原理
DDS主要由相位累加器、正弦信号存储器、D/A转换器和低通滤波器组成。DDS系统的核心是相位累加器，它由N位加法器与N位相位寄存器构成，类似一个简单的计数器。DDS的基本原理是在参考时钟的作用下，由相位累加器完成频率累加，并将每次累加结果作为取样地址，周期性的扫描正弦波波形的存储器，再通过D/A转换器得到对应的阶梯波，最后经低通滤波器输出，得到所需的连续正弦波。在实际运用中，为了保证信号的输出质量，输出频率不高于时钟频率的33%，以避免混叠或谐波落人有用输出频带内。因此，DDS信号的频率范围为0—1/3f。
2 AD9852组成与功能
AD9852是AD公司采用先进的CMOS技术最新生产的直接频率合成器芯片。AD9852的DDS系统用双48 bit可编程频率寄存器（一路为频率控制字，另一路为步进频率控制字），在数据进入正弦查表之前被截断成17 bit，最后由内部直接集成的12 bit的DAC产生模拟信号输出。AD9852时钟频率为300MHz，提供了48 bit的频率分辨率，其相位量化到17位，保证了极好的数字自由杂散动态范围（SFDR）。
滤波后的正弦输出经过内部的比较器可转换为一方波用于时钟产生器。AD9852还提供了14位的数控相位调制和PSK。12位DAC以及最新的DDS结构提供了极好的宽带和窄带输出SFDR。用户可编程控制DAC在高速时钟产生器应用中，当与比较器结合一起时，这个12位控制DAC可方便地用于PWM和静态占空比控制AD9852功能很强，具有极高的性价比。AD9852采用先进的0.35μm CMOS技术和
+3.3 V供电，最大功耗4.1 W，有10 MHz串行和100 MHz 8位并行可编程控制接口。AD9852采用节省空间的80脚QFP表面封装，工作温度范围在-40～ +85℃。AD9852可主要应用于本振频率合成、可编程时钟发生器、雷达和扫描系统的（非）线性调频源、仪表检测、无线射频发射机等。
AD9852内部有4～20倍的可编程参考时钟乘法器、线性或非线性调频、自动双向频率扫描、sin（x）/x函数校正、双14 bit可编程相位偏移寄存器和12 bit幅度调制等功能。输入参考时钟有单端和差分2种输入方式，其频率转换速度可达每秒1×108个频率点。
3 AD9852的应用举例
3.1在跳频通信中的应用
跳频通信是军用无线通信抗干扰的有效手段之一，它的突出优点是抗干扰性强。跳频数和跳频速率是决定整个跳频系统性能的主要参数。跳频数愈大，系统的处理增益就愈大；跳频速率愈高，愈适应高速数据传输并能有效地抑制干扰，特别是人为转发性干扰。跳频数和跳频速率同时也决定了频率合成器的结构和指标。它要求频率合成器输出频谱要纯，转换速率要高，达到稳定的时间要短，具有低的噪声性能。对于跳频系统的接收来讲，非相干接收情况下的每个射频脉冲的相位不同，而有效调制速率是相干脉冲信号的2倍，使信号的带宽至少是相干信号的2倍，这就要求滤波器具有相应的带宽，致使接收机抗干扰性能下降。
对于DDS来讲，跳频速度取决于相位控制字写入的速度和系统时钟的速率。为提高相位控制字写入的速度，DDS的控制电路采用高速DSP来控制。在跳频系统中，频率的跳变是根据伪随机跳频图案的控制进行跳变，所以为了实现高速跳频，应先计算出所有频率控制字并将其存储在ROM中。
3.2在同步钟中的应用
DDS具有极高的频率分辨率和非常小的频率调谐步进，能够有效地实现频率的精调。同时DDS是一个开环系统，当一个转换频率的指令加在DDS的数据输入端时，它会迅速合成所需要的频率信号，在输出信号上没有叠加任何电流脉冲，输出变化为一个平稳的过渡过程，且相位是连续变化的。DDS这些优点使其非常适用于频率的跟踪与同步。通信领域中，经常要求设备的本地时钟与外来时钟具有相同的频率，以同一个时标来识别和处理信号，以免产生误码。为达到同步的目的，常采用将设备的本地时钟同步于来自上一级时钟（外参考时钟）的方法。
4 AD9852在应用中容易出现的问题举例
4.1 AD9852生成信号杂散大
杂散现象是DDS器件所固有的。一般来说杂散是由DDS器件内D/A的位数，DDS通道字长以及时钟抖动等共同决定的。一经确定选用AD9852后，DDS器件内D/A的位数，DDS通道字长就不能更改了。因此改善AD9852杂散的方法只能从器件外部着手。第一步是提高参考时钟的精度与稳定度，具体方法已经在前面讨论了。第二步是对AD9852输出波形用低通滤波器进行滤波，去除高频杂散成分。需要注意的是低通滤波器设计不好，不仅不能很好的去除杂散，反而会引入更多的非线性成分。第三步是借助AD9852内部正弦数据预补偿功能，在AD9852内部将送到DAC中的正弦数据预先进行补偿，从而使输出的波形更加平滑。这项功能通过软件修改AD9852控制寄存器参数就可以实现。上述三步的实施将大为降低AD9852输出杂散现象，但是这是以增加成本和设计复杂度以及加大AD9852功耗基础上获得的。
4.2 AD9852发热快温度高
AD9852本身就是一种具有较高功耗的DDS器件，输出电流可达20 mA，在AD9852全部功能使能的情况下，其功耗达到了2～3 W，器件表面温度可达85℃。AD9852本身的这种高功耗一方面使其在手持设备等要求低功耗的应用场合需要有效的降耗，另一方面，在一般应用中也应考虑其高功耗而导致的芯片发热问题。
AD9852的降耗可以从几个方面考虑，第一尽量选用较低的系统时钟；第二利用软件设置AD9852寄存器关闭不用或暂时不用的功能，例如关闭高速比较器等。第三减小输出信号电流，并通过外加放大电路提高输出信号功率。第四尽量减少对寄存器的频繁访问。另一方面，在AD9852功耗不能降低的时候，也应采取措施，降低因高功耗带来的芯片发热问题。主要的办法是合理安排PCB布局，在AD9852周围
不要分布稳压管等高耗能元件，同时在PCB板上AD9852芯片下大面积铺铜用于散热。
5 结语
通过AD9852应用可以看出，它具有频率捷变速度快、输出相位连续和输出频率分辨率高等优点，是一种性价比极高的DDS芯片。AD9852输出的模拟正弦波可直接作为基准信号源广泛地应用于通信、频标及其它电子应用中。随着DDS技术的不断发展，它将会在许多新的领域得到更广泛的应用。
【参考文献】
[1]姜田华.实现直接数字频率合成的三种技术方案[J].电子技术应用，2004（3）：55-57.
[2]潘炳松、许明.DDS芯片AD9852及应用[J].电子技术（上海），2002，29（4）：46-48.
[3]Analog Devices，Inc.AD9852 DATASHEET[S].2005，Rev.D.